涂料所用的技術是將有機活化劑分子插層到層狀硅酸鹽(蒙脫土)中,再將該蒙脫土與其他原料和樹脂混合,這將確保蒙脫土顆粒以納米尺度均勻分散在涂料中,增強了無機物與樹脂間的相互作用,從而使漆膜的性能得到改善。將納米蒙脫土粒子作為改性劑,使得粒子間的自聚作用降低,并以納米顆粒的形式均勻地分散在涂料中。
制備有機活化蒙脫土:將膨潤土經提純制得蒙脫土,再進行有機活化,方法是將1~50份的膨潤土加入到100~1 000份的分散劑中,在50~80℃下高速攪拌形成懸浮體系,除去沉淀物,將 0~20份質子化劑加入到懸浮液中,攪拌均勻,形成懸浮液A備用。將0.1~20.0份有機活化劑溶于20~300份分散劑中,形成溶液B。將溶液B滴加到70~90℃的懸浮液A中,邊滴加邊攪拌,滴加時間應控制在0.5~3.0 h內,制得插層蒙脫土懸浮液。經洗滌、干燥和粉碎等程序制成50~150 μm的有機活化蒙脫土。
近年來,有關聚氨酯/蒙脫土納米復合材料的研究受到了人們廣泛的重視,這是由于納米蒙脫土具有較高的比表面積,同傳統材料相比較,蒙脫土納米復合材料可以賦予聚氨酯復合材料許多性能,如改善其化學性能。氣密性、防腐性、耐候性、耐化學性等,通過加入少量(1%-7%)的納米蒙脫土,可以使聚氨酯的強度和伸長率等性能同時得到提高。
納米蒙脫土活性劑,其作用機理是通過離子交換反應,增加季銨鹽表面活性劑在蒙脫土片層間的載負量和納米材料對表面活性劑的協同穩定作用。由于蒙脫土硅酸鹽片層之間吸附有金屬陽離子,季銨鹽表面活性劑中的陽離子基團與這些金屬陽離子進行離子交換,從而形成納米蒙脫土活性劑。
蒙脫土由于層間的大量無機離子而表現出來的疏油性,不利于其在聚合物基體中的分散,因此要對其進行有機改性。蒙脫土常用的有機改性劑有陽離子表面活性劑、陰離子表面活性劑、非離子表面活性劑、聚合物單體和偶聯劑等。例如采用陽離子表面活性劑改性常用十六或十八烷基基等季銨鹽處理蒙脫土,發生陽離子交換反應。使有機基團覆蓋蒙脫土表面或揷入其層間,使其表面能發生變化,增大了層間距,使其由原來的親水性轉變為親油性。
天然蒙脫土按其層間可交換陽離子的種類分為氫基、鈣基、鈉基、鋰基等蒙脫土,以鈣基蒙脫土為主,但其性能較差,產品附加價值低。鈉基蒙脫土比鈣基蒙脫土有更好的膨脹性、陽離子交換性,水介質中的分散性、粘性、潤滑性、熱穩定性及較高熱濕壓強度和抗壓強度??捎肗aCl乙醇溶液、碳酸鈉、焦磷酸鈉、多聚磷酸鈉作為改性劑交換鈣基蒙脫土為鈉基蒙脫土。